Les ingénieurs ont développé une nouvelle technique de balayage inspirée du monde naturel qui peut détecter les métaux corrodés dans les oléoducs et les gazoducs.

En imitant la façon dont les chauves-souris utilisent différentes longueurs d'onde d'ultrasons pour détecter des objets, chasser, et éviter les prédateurs, les ingénieurs ont développé un nouveau système qui combine deux types distincts de rayonnement, neutrons rapides et rayons gamma, pour détecter la corrosion, une cause majeure de fuites de pipelines.

Avec des milliers de kilomètres de pipelines utilisés pour transporter du pétrole et du gaz sur d'énormes distances dans le monde, les fuites sont un problème majeur qui coûtent des millions chaque année et peuvent causer des accidents et des blessures ainsi que des dommages environnementaux importants.

Typiquement, la corrosion dans les oléoducs est mesurée par des techniques ultrasonores ou électromagnétiques. Cependant, ceux-ci ne sont pas pratiques pour les canalisations souterraines, ou pour les canalisations recouvertes de couches isolantes en béton ou en plastique.

Le nouveau système, développé par des ingénieurs de l'Université de Lancaster, le Laboratoire national de physique, et une entreprise de technologie, Instruments hybrides Ltée, exploite les signaux réfléchis, connu sous le nom :rétrodiffusion, " d'une combinaison de neutrons rapides isolés et de rayonnement gamma.

Les neutrons et les rayons gamma ont des caractéristiques complémentaires utiles. Les neutrons interagissent principalement avec les matériaux à faible densité comme les plastiques. En outre, les neutrons rapides ont un pouvoir de pénétration élevé, ils sont donc adaptés pour sonder des matériaux épais. Les rayons gamma interagissent principalement avec les métaux et ne sont pas toujours capables de pénétrer des matériaux très épais de haute densité.

Les deux types de rayonnement produisent un signal électronique différent. Cela signifie que les chercheurs peuvent conserver des données sur les deux types de rayonnement simultanément à l'aide d'un nouveau dispositif de détection appelé « analyseur de champ mixte, " précédemment développé par Lancaster University et Hybrid Instruments Ltd.

Le système produit un faisceau de rayonnement de sondage en forme de crayon, de neutrons et gamma, qui est dirigé vers la section en acier à inspecter.

L'équipe a testé les deux techniques d'imagerie en temps réel en laboratoire sur des échantillons d'acier au carbone de différentes épaisseurs.

Les chercheurs ont pu voir des différences dans l'épaisseur de l'acier. Les capteurs fonctionnaient également lorsqu'une couche isolante était répliquée, avec du béton ou du plastique, indiquant la probabilité que les défauts des aciers, ainsi que la corrosion et la rouille, produirait des variations dans la rétrodiffusion.

Ces résultats indiquent que s'ils sont utilisés sur de vrais pipelines, les problèmes potentiels pourraient être plus facilement détectés et résolus avant que le pétrole et le gaz ne puissent s'échapper.

"Les faisceaux combinés de neutrons et de rayons gamma en parallèle rebondissant sur un réseau de détecteurs donnent une représentation complète et rapide de la structure interne de l'acier, " dit Mauro Licata, doctorat chercheur sur le projet de l'Université de Lancaster.

"Ce système fonctionne un peu comme les chirps des chauves-souris. Ces chirps sont une superposition de différentes longueurs d'onde ultrasonores, qui rebondissent aux oreilles des chauves-souris. En plus de souligner les avantages de la combinaison de plusieurs techniques de détection par réflexion pour détecter des problèmes tels que la corrosion, notre travail illustre en outre le potentiel important que l'on peut avoir en s'inspirant, et mimer, systèmes qui ont évolué dans le monde naturel.

"Isoler les neutrons et les rayons gamma rétrodiffusés d'une surface d'acier en temps réel, d'une manière analogue à la façon dont le cerveau des chauves-souris isole les ultrasons de rétrodiffusion et évite ainsi la confusion avec leurs propres gazouillis, pourrait nous aider à isoler les défauts dans les parois des tuyaux plus rapidement et plus efficacement, " a déclaré le professeur Malcolm Joyce de l'Université de Lancaster et Hybrid Instruments Ltd.

« C'est un excellent exemple des installations neutroniques de classe mondiale de NPL utilisées pour une science innovante avec un impact positif, " a déclaré Neil Roberts du National Physical Laboratory.

L'intention est que le système de détection soit développé davantage et utilisé pour détecter les défauts en le pointant sur des sections de pipeline depuis l'extérieur. Cependant, les enquêteurs disent que davantage de recherches sont nécessaires dans le domaine des détecteurs de neutrons pour rendre le système plus rapide.

Les chercheurs suggèrent que la technologie pourrait également être utilisée dans d'autres applications, telles que l'inspection de l'intégrité des structures telles que les ponts.

La recherche a été décrite dans l'article "Depicting corrosion-born defaults in pipelines with combination neutron/γ ray backscatter:a biometric approach, " qui a été publié par la revue Rapports scientifiques .